(57)【要約】【課題】飛行場用として、降雨・非降雨にかかわらず、風観測を可能にする。【解決手段】空中線装置１５によりレーダパルスを放射して降雨エコーを受信し、信号処理装置１１にてその信号強度から降雨状況を観測して、降雨状況に応じて降雨時観測モードと非降雨時観測モードを選択的に切り替える。ここで、降雨時観測モードでは、エコー成分を観測し、この観測結果から風向・風速を算出するものとし、非降雨時観測モードでは、受信信号を積算してＳＮを向上させ、ブラック散乱によるエコー成分を観測し、この観測結果から風向・風速を算出する。【選択図】    図１
2007033432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向方位角、指向仰角を制御可能な空中線装置によりレーダパルスを飛行場を含む管轄エリアに放射して降雨エコーの受信信号から前記管轄エリアの気象観測を行う飛行場用気象レーダ装置において、
前記受信信号の信号強度から前記管轄エリアの降雨状況を観測する降雨観測手段と、
前記降雨観測手段で降雨が観測される領域については前記受信信号の信号強度に基づいて風観測を行う第１の風観測手段と、
前記降雨観測手段で降雨が観測されない領域の、少なくとも滑走路を含む離着陸経路の前記受信信号を積算しその積算結果から風観測を行う第２の風観測手段と、
前記第１の風観測手段及び前記第２の風観測手段それぞれの観測結果を表示する表示手段と
を具備することを特徴とする飛行場用気象レーダ装置。
【請求項２】
前記第２の風観測手段は、前記空中線装置の指向方向を少なくとも前記滑走路を含む離着陸経路のみ他の領域に比して低速で走査することを特徴とする請求項１記載の飛行場用気象レーダ装置。
【請求項３】
前記第２の風観測手段は、前記空中線装置の指向仰角を少なくとも前記滑走路を含む離着陸経路に対する航空機の離着陸角度に合わせて繰り返し走査することを特徴とする請求項１記載の飛行場用気象レーダ装置。
【請求項４】
前記表示手段は、前記第２の風観測手段の観測から滑走路に対する航空機の離着陸方向の速度場を求めて、横軸を距離、縦軸を速度とする二次元のグラフで表示することを特徴とする請求項１記載の飛行場用気象レーダ装置。
【請求項５】
指向方位角、指向仰角を制御可能な空中線装置によりレーダパルスを飛行場を含む管轄エリアに放射して降雨エコーの受信信号から前記前記管轄エリアの気象観測を行う飛行場用気象レーダ装置を用いて風観測を行う風観測運用方法おいて、
前記受信信号の信号強度から前記管轄エリアの降雨状況を観測し、
降雨が観測される領域については前記受信信号の信号強度に基づいて風観測を行い、
降雨が観測されない領域の、少なくとも滑走路を含む離着陸経路については、前記受信信号を積算しその積算結果から風観測を行うことを特徴とする飛行場用気象レーダ装置による風観測運用方法。
【請求項６】
前記受信信号の信号強度から前記管轄エリアの降雨状況を観測し
指向方位角、指向仰角を制御可能な空中線装置によりレーダパルスを飛行場を含む管轄エリアに放射して降雨エコーの受信信号から前記管轄エリアの気象観測を行う飛行場用気象レーダ装置を用いて風観測を行う風観測運用方法において、
前記降雨エコー受信信号の信号強度に基づいて風観測を行う第１の風観測モードと前記降雨エコー受信信号を積算しその積算結果に基づいて風観測を行う第２の風観測モードとを備え、
初期状態で前記第１の風観測モードで風観測を行い、
前記第１の風観測モード中に、前記管轄エリアの全部または少なくとも滑走路を含む主要部で降雨が観測されるか否かを判断し、
前記管轄エリアの全部または主要部で降雨が観測されないと判断されたとき、前記第２の風観測モードに切り替えて風観測を行い、
前記第２の風観測モード中に、定期的に第１の観測モードに切り替えて前記管轄エリアの全部または主要部で降雨が観測されるか否かを判断し、
前記管轄エリアの全部または主要部で降雨が観測されると判断されたとき、前記第１の風観測モードに切り替えて風観測を行うことを特徴とする飛行場用気象レーダ装置による風観測運用方法。
【請求項７】
指向方位角、指向仰角を制御可能な空中線装置によりレーダパルスを飛行場を含む管轄エリアに放射して降雨エコーの受信信号から前記管轄エリアの気象観測を行う飛行場用気象レーダ装置を用いて風観測を行う風観測運用方法において、
前記降雨エコー受信信号の信号強度に基づいて風観測を行う第１の風観測モードと前記降雨エコー受信信号を積算しその積算結果に基づいて風観測を行う第２の風観測モードとを備え、
通常は前記第１の風観測モードで風観測を行って、前記第１の風観測モード中に、前記管轄エリアの全部または少なくとも滑走路を含む主要部で降雨が観測されるか否かを判断し、
前記管轄エリアの全部または主要部に航空機が存在するか否かを判断し、
前記降雨が観測されないと判断された状態で、前記航空機が存在すると判断される場合には、前記第２の風観測モードに切り替えて風観測を行うことを特徴とする飛行場用気象レーダ装置による風観測運用方法。
【請求項８】
指向方位角、指向仰角を制御可能な空中線装置によりレーダパルスを飛行場を含む管轄エリアに放射して降雨エコーの受信信号から前記管轄エリアの気象観測を行う飛行場用気象レーダ装置を用いて風観測を行う風観測システムにおいて、
前記飛行場用気象レーダ装置は、
前記受信信号の信号強度から前記管轄エリアの降雨状況を観測する降雨観測手段と、
前記降雨観測手段で降雨が観測される領域については前記受信信号の信号強度に基づいて風観測を行う第１の風観測手段と、
前記降雨観測手段で降雨が観測されない領域の、少なくとも滑走路及びその付近の前記受信信号を積算しその積算結果から風観測を行う第２の風観測手段と
を具備し、
前記管轄エリア内に航空機が存在するか否かを判定する判定手段と、
通常は前記第１の風観測手段で風観測を行うように前記飛行場用気象レーダ装置を制御し、前記第１の風観測手段の風観測中に、前記管轄エリアの全部または少なくとも滑走路を含む主要部で降雨が観測されるか否かを判断し、前記降雨が観測されないと判断された状態で前記判定手段により航空機が存在すると判定される場合には、前記第２の風観測手段に切り替えて風観測を行うように前記飛行場用気象レーダ装置を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする風観測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波の反射波から水滴の有無や風向・風速等を算出する気象観測機器に属する気象レーダ装置とその風観測運用方法と風観測システムに係り、特に飛行場用として好適するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在までに開発された気象レーダ装置では、雨滴からのレイリー散乱による電磁波の反射を観測して、雨量や降雨域の風速を測定している。このことから、雨滴が無い領域では、雨滴からの電磁波の反射が得られないため、原理的に風速を測定することができない。
【０００３】
雨滴が無い空間における風速を測定する装置としては、大気中の空気の乱れによる屈折率の変化を利用して、ブラッグ散乱による電磁波の反射を観測することにより風速を測定する装置がある。このような原理を利用した装置は、ＶＨＦ帯ではウィンドプロファイラ、Ｌ帯では境界層レーダと呼ばれている。但し、これらの測定装置は、晴天時における鉛直方向の風速ベクトルを測定するための装置であり、晴天時における３次元速度場を得ることはできない。
【０００４】
ところで、飛行場では、滑走路を含む離着陸経路の風向・風速を精度よく観測することが安全確保に極めて重要である。これに対し、従来の気象レーダ装置では、水滴が存在する場合しか風向・風速を算出することができないため、飛行場では、降雨・雲が発生していない状況を考慮して、他の風向・風速観測の専用観測機器の配置を余儀なくされている。但し、従来の風向・風速観測の専用観測機器であるウィンドプロファイラや境界層レーダでは、鉛直方向での観測で広範囲の観測がなされるものであり、離着陸経路に沿った３次元の風速度場の風観測を行うような、局所的な観測で運用されている例はない。
【０００５】
以上から、降雨の無い状態で３次元の風速度場を算出することができる観測装置は、これまで存在していなかった。このため、飛行場では、降雨・雲が発生している状況でのみ気象レーダ装置を用いて飛行場を含む管轄エリアの風観測を行うのみで、晴天時（非降雨時）、雨天時を問わず、滑走路を含む離着陸経路の風情報を得ることはできなかった。
【０００６】
尚、気象レーダ装置において、ブラック散乱のエコーを観測して風速・風向を測定する技術については、特許文献１，２に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−０３１６８１公報
【特許文献２】特開２００２−０３１６８３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上述べたように、従来の気象レーダ装置では、水滴が存在する場合しか風向・風速を算出することができない。このことから、飛行場では、降雨・雲が発生していない状況で気象レーダの風向・風速算出が望めないため、他の風向・風速観測の専用観測機器の配置を余儀なくされている。但し、従来の風向・風速観測の専用観測機器であるウィンドプロファイラや境界層レーダでは、鉛直方向での観測で広範囲の観測がなされるものであり、特に滑走路を含む離着陸経路に沿って風観測を行うような、局所的な観測で運用されている例はない。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、雨や雲等の水滴（以下、降雨と総称する）からのエコーが少ない場合でも風観測が可能とし、降雨・雲発生状況にかかわらず、滑走路を含む離着陸経路の風向・風速を観測することのできる飛行場用気象レーダ装置とその風観測運用方法と風観測システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために本発明に係る飛行場用気象レーダ装置は、指向方位角、指向仰角を制御可能な空中線装置によりレーダパルスを飛行場を含む管轄エリアに放射して降雨エコーの受信信号から前記管轄エリアの気象観測を行う飛行場用気象レーダ装置において、前記受信信号の信号強度から前記管轄エリアの降雨状況を観測する降雨観測手段と、前記降雨観測手段で降雨が観測される領域については前記受信信号の信号強度に基づいて風観測を行う第１の風観測手段と、前記降雨観測手段で降雨が観測されない領域の、少なくとも滑走路を含む離着陸経路の前記受信信号を積算しその積算結果から風観測を行う第２の風観測手段と、前記第１の風観測手段及び前記第２の風観測手段それぞれの観測結果を表示する表示手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
上記構成による飛行場用気象レーダ装置では、降雨が観測されない場合でも、少なくとも滑走路付近の受信信号を積算してＳＮを高め、ブラッグ散乱によるエコー成分を観測することで、風向・風速を観測可能としている。
【００１１】
また、本発明に係る飛行場用気象レーダ装置の風観測運用方法は、前記受信信号の信号強度から前記管轄エリアの降雨状況を観測し指向方位角、指向仰角を制御可能な空中線装置によりレーダパルスを飛行場を含む管轄エリアに放射して降雨エコーの受信信号から前記管轄エリアの気象観測を行う飛行場用気象レーダ装置を用いて風観測を行う風観測運用方法において、前記降雨エコー受信信号の信号強度に基づいて風観測を行う第１の風観測モードと前記降雨エコー受信信号を積算しその積算結果に基づいて風観測を行う第２の風観測モードとを備え、初期状態で前記第１の風観測モードで風観測を行い、前記第１の風観測モード中に、前記管轄エリアの全部または少なくとも滑走路を含む主要部で降雨が観測されるか否かを判断し、前記管轄エリアの全部または主要部で降雨が観測されないと判断されたとき、前記第２の風観測モードに切り替えて風観測を行い、前記第２の風観測モード中に、定期的に第１の観測モードに切り替えて前記管轄エリアの全部または主要部で降雨が観測されるか否かを判断し、前記管轄エリアの全部または主要部で降雨が観測されると判断されたとき、前記第１の風観測モードに切り替えて風観測を行うことを特徴とする。
【００１２】
上記構成による風観測運用方法では、気象レーダ装置で非降雨時の風観測が可能となることに鑑みて、通常の降雨エコーの受信強度に基づいて風観測を行う降雨時風観測モード、受信信号を積算してＳＮを高め、積算結果からブラック散乱によるエコー成分を観測して風観測を行う非降雨時風観測モードを用意し、飛行場周辺の全部または少なくとも滑走路を含む主要部の降雨状況を定期的に判断し、降雨状態ならば降雨時風観測モード、非降雨状態ならば非降雨時風観測モードに切り替えてそれぞれ風観測を行うようにしている。
【００１３】
また、本発明に係る風観測システムは、指向方位角、指向仰角を制御可能な空中線装置によりレーダパルスを飛行場を含む管轄エリアに放射して降雨エコーの受信信号から前記管轄エリアの気象観測を行う飛行場用気象レーダ装置を用いて風観測を行う風観測システムにおいて、前記飛行場用気象レーダ装置は、前記受信信号の信号強度から前記管轄エリアの降雨状況を観測する降雨観測手段と、前記降雨観測手段で降雨が観測される領域については前記受信信号の信号強度に基づいて風観測を行う第１の風観測手段と、前記降雨観測手段で降雨が観測されない領域の、少なくとも滑走路及びその付近の前記受信信号を積算しその積算結果から風観測を行う第２の風観測手段とを具備し、前記管轄エリア内に航空機が存在するか否かを判定する判定手段と、通常は前記第１の風観測手段で風観測を行うように前記飛行場用気象レーダ装置を制御し、前記第１の風観測手段の風観測中に、前記管轄エリアの全部または少なくとも滑走路を含む主要部で降雨が観測されるか否かを判断し、前記降雨が観測されないと判断された状態で前記判定手段により航空機が存在すると判定される場合には、前記第２の風観測手段に切り替えて風観測を行うように前記飛行場用気象レーダ装置を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
上記構成による風観測システムでは、飛行場を含む管轄エリアに降雨が観測されず、管轄エリアに航空機が存在する場合に、滑走路進入ルート等を推定し、飛行ルートに沿った風観測を第２の風観測手段により行うようにする。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように、本発明に係る飛行場用気象レーダ装置は、ブラッグ散乱による乱流観測が可能な非降雨時風観測機能を備えているので、降雨が観測されない場合でも、風向・風速の算出が可能となり、常に滑走路付近の風観測が可能となる。したがって、本発明によれば、降雨が観測されない場合でも風観測を可能とし、降雨・雲発生状況にかかわらず、滑走路を含む離着陸経路の風向・風速を観測することのできる飛行場用気象レーダ装置とその風観測運用方法と風観測システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明に係る飛行場用気象レーダ装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図１において、信号処理装置１１は例えばワークステーションによって実現され、インタフェース（Ｉ／Ｆ）を介して変調部１２及び復調部１７に接続される。変調部１２は、信号処理装置１１の制御のもとで、指定された変調方式による中間周波数帯（以下、ＩＦ帯）のパルス波形データを繰り返し生成する。このパルス波形データはＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部１３によりＩＦ帯のアナログ信号に変換され（周波数ｆｉ）、送受信装置１４において送信周波数（周波数ｆ０）までアップコンバートされ、電力増幅されたのち、レーダパルスとして空中線装置１５から空間に送出される。
【００１８】
空中線装置１５から送出された周波数ｆ０のレーダパルスは雨粒などのターゲットにより反射され、レーダエコーとなって戻ってくる。このレーダエコーはターゲットの移動速度を反映するドップラー周波数（ｆｄ）を伴い、その受信周波数は（ｆ０＋ｆｄ）と表される。レーダエコーは空中線装置１５で捕捉されて送受信装置１４で受信され、増幅されたのち、ＩＦ帯にダウンコンバートされて、（ｆｉ＋ｆｄ）の受信信号が生成される。このＩＦ帯受信信号はＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部１６によりデジタル値に変換されたのち、復調部１７に送られて直交検波され、複数の変調方式により復調される。これにより得られたＱ成分（直交位相成分）及びＩ成分（同相成分）の受信データは、インタフェース（Ｉ／Ｆ）を介して信号処理装置１１に与えられる。
【００１９】
信号処理装置１１は復調部１７から与えられる受信データからエコーの反射強度、ターゲットの速度及び速度幅などの観測データを算出する。また、復調器１７からの受信データに対して、モード判定部１９からのモード情報に応じた各種信号処理（ＦＦＴ処理、周波数スペクトル積算処理、速度算出処理等）を行い、強度成分（雨量情報）と速度成分（風速情報）等を抽出した後、それらの情報をモード判定部１９及び表示部２０へ出力する機能を有する。
【００２０】
モード判定部１９は、信号処理装置１１から入力した情報を基に降雨・雲観測主体か非降雨時の乱流観測主体かを判定し、そのモード情報（降雨時観測モード（第１の観測モード）／非降雨時観測モード（第２の観測モード））を信号処理装置１１及び空中線制御装置１８へ出力する。
【００２１】
表示部２０は、信号処理装置１１から入力した情報を基に、雨量の３次元分布、任意の方向に対する風向・風速分布等を画面上に表示する機能を有する。
【００２２】
ここで、空中線制御装置１８では、モード判定部１９からのモード情報に基づいて、空中線装置１５に対して回転速度、指向仰角等を制御する機能を有する。
【００２３】
尚、上記構成において、Ｄ／Ａ変換部１３とＡ／Ｄ変換部１６は本発明において必要不可欠な装置ではなく、同様の機能を他の装置に持たせることも可能である。
【００２４】
上記構成において、以下にその動作を説明する。
【００２５】
本発明の特徴は、信号処理装置１１、空中線制御装置１８、モード判定部１９に集約される。信号処理装置１１にて受信データの積算機能によって非降雨時の速度算出が可能になり、空中線制御装置１８により空中線装置１５を低速で回転させ、信号処理装置１１で受信データの積分を行うことにより、非降雨時における３次元風速分布の算出が可能になる。
【００２６】
従来の気象レーダ装置では、図２に示すように、受信信号の直交成分であるＩ，Ｑデータ（Ｓ１１）を平均処理（Ｓ１２）することで強度算出（Ｓ１３）を行い、パルスペア処理（Ｓ１４）またはＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理（Ｓ１５）により速度算出（Ｓ１６）を行っている。
【００２７】
これに対し、本発明に係る気象レーダ装置では、信号処理装置１１に、図３に示すような受信データを積算する機能を追加する。図３に示す受信データ積算機能は、受信信号の直交成分であるＩ，Ｑデータ（Ｓ２１）をコヒーレント積分（Ｓ２２）することで時間軸上の成分に変換してＦＦＴ処理（Ｓ２３）し、さらにインコヒーレント積分による周波数スペクトル積分処理（Ｓ２４）を実行する。一方で、受信信号の直交成分Ｉ，Ｑから降雨・雲有無判定処理（Ｓ２５）を行い、降雨・雲がある場合には通常の降雨エコーによる観測を行い、降雨・雲がないと判定された場合には、周波数スペクトル積分結果から速度算出（Ｓ２６）を行って風の観測情報を得る。
【００２８】
上記の風観測において、空中線装置１５を走査して３次元での風速分布の算出も実現する。風速３次元観測の概念図を図４及び図５に示す。図４に示す運用では、空中線装置１５に対し、図５に示すように指向方位角を一周させる毎に指向仰角をθ１，θ２，θ３，…の順に切り替えて、各仰角での風向・風速（乱流）φ１，φ２，φ３，…の観測を実行するようにしている。
【００２９】
飛行場用気象レーダ装置として、下記方式で運用することにより、非降雨時における風情報を得る。
【００３０】
（１）通常観測モード（降雨時観測モード）で飛行場を含む管轄エリアの降雨エコーの状況を判断し、エコーが無い（あるいは基準値を下回っている）場合は非降雨時観測モードに切り替え、飛行場周辺、あるいは滑走路を含む離着陸経路の非降雨時における風情報を得る。また、時々（例えば１時間に１回程度）全体を降雨時観測モードで観測し、降雨エコーの面積が基準値以上になった場合、通常の観測モードに戻す。
【００３１】
（２）空中線装置１５を滑走路方向のみ低速で回し、非降雨時における風情報を滑走路周辺で得る。滑走路付近以外は、通常の降雨観測のモードとする。または、降雨観測は行わず、滑走路付近のみ非降雨時観測モードによる風観測を行う。
【００３２】
（３）仰角を飛行機の離発着の角度にあわせ、非降雨時における飛行ルートの風情報を得る。
【００３３】
（４）上記の晴天時風観測で得られた滑走路方向の速度場を、横軸：距離、縦軸：速度の二次元のグラフで表示する。
【００３４】
＜（１）の説明＞
気象レーダ装置の通常観測（降雨時観測モード）において、信号処理装置１１で得られたデータをもとに飛行場を含む管轄エリアで降雨エコーが無い（あるいは基準値を下回っている）ことをモード判定部１９で判定された場合、非降雨時観測モードに切り替わり、空中線制御装置１８にシーケンスの指示を送り、信号処理装置１１によって被降雨時観測モードの速度算出処理に切り替える。速度算出処理の具体的な方式は、図３に示した通りである。降雨エコーが存在する場合は引き続き通常観測モードで観測する。
【００３５】
＜（２）の説明＞
降雨時観測モードと非降雨時観測モードを一つのシーケンスで同時に観測する。飛行機の運用に特に重要な滑走路付近のみ非降雨時観測モードで観測し、その他の領域は降雨時観測モードで観測する。上記（１）との組み合わせで、降雨エコーが無いと判断された場合に、この方式を適用することもできる。このときの運用シーケンスの一例を図６（ａ）に、レーダ観測範囲と滑走路の位置関係を図６（ｂ）に示す。図６（ａ）に示す運用シーケンスでは、晴天時（非降雨時）において、仰角θ１，θ２，…における指向方位角の回転走査範囲内で、図６（ｂ）に示す滑走路１，２，３の付近を走査する期間を非降雨時観測モードとして、走査速度を低下させ、受信データを積算して、各滑走路１，２，３それぞれの風観測を可能としている。
【００３６】
＜（３）の説明＞
レーダの空中線装置１５の指向仰角を飛行機の離発着の角度に合わせて、非降雨時観測モードで観測する。繰り返し飛行ルートを観測することで、常時飛行ルートの風情報を得ることができる。これも、上記（２）と同様で、（１）との組み合わせで、晴天時のみこの方法で風情報を得、降雨が観測された場合は、通常の観測に戻す方法を取ることができる。このときの運用シーケンスの一例を図７（ａ）に、レーダ観測範囲と滑走路の位置関係を図７（ｂ）に示す。図７（ａ）に示す運用シーケンスでは、晴天時（非降雨時）において、図７（ｂ）に示す滑走路１，２，３の順に、複数の仰角について滑走路付近を繰り返し走査するようにし、それぞれの走査期間を非降雨時観測モードとして低速で走査させ、受信データを積算して、各滑走路１，２，３それぞれの風観測を可能としている。
【００３７】
＜（４）の説明＞
晴天時風観測における風情報を画面に表示する際、通常のＰＰＩ表示にすると、滑走路付近のデータは線状になってしまう。そこで、横軸：距離、縦軸：速度の二次元のグラフで滑走路付近の速度を表示する。これにより、風が急変している位置をわかりやすく表示することができる。グラフの例を図８に示す。
【００３８】
すなわち、上記構成による飛行場用気象レーダ装置では、受信強度が非常に弱いブラッグ散乱を観測するために、ＳＮ改善のためのデータ積分機能を有することを特徴としている。さらに、空中線１５を低速で回転させ、ブラッグ散乱の観測に必要な積分回数分のデータを収集し、風速を算出することによって、一定のビーム方向の速度だけではなく、アンテナ走査により３次元的な速度場が非降雨時にも得られることを特徴としている。
【００３９】
降雨を観測する気象レーダ装置でブラッグ散乱を観測するには、データを積算しＳＮ改善を図ることで可能となる。積算方法としては、時間軸上で受信データを積算するコヒーレント積分、時間軸上のデータをＦＦＴにより周波数軸上のデータに変換した速度スペクトルでの積算（インコヒーレント積分）がある。
【００４０】
さらに、空中線装置１５を低速で回転させて、ＳＮ改善に必要なデータを収集することにより、従来は一定方向のみの速度しか得られなかったが、レーダ周辺の３次元的な速度場を得ることができる。
【００４１】
また、空中線装置１５を制御することにより、滑走路周辺のみを低速で回転させ、ＳＮ改善処理をすることにより、滑走路周辺の風情報を得ることができる。
【００４２】
また、空中線装置１５の指向仰角を飛行機の離発着の角度に合わせることにより、飛行ルートの気象情報（風情報）を得ることができる。
【００４３】
また、通常観測で空港周辺の降雨エコーが少ない場合に、滑走路周辺を走査する方式に切り替えることで、降雨時観測と非降雨時観測を分けて観測することができる。
【００４４】
また、非降雨時観測モード中に時々空中線１５を回転させてレーダ周辺全体を降雨観測するようにして、降雨エコーが観測された場合（降雨エコーの面積が基準値以上になった場合）に降雨時観測モードに戻すといった運用も可能である。
【００４５】
また、得られた滑走路付近の速度データを、横軸：レーダからの距離、縦軸：風速とする２次元のグラフに表すことにより、滑走路上または飛行ルート上のどの位置で風速が急変しているかを知ることができ、航空機運用上有用な情報となる。
【００４６】
以上のように、上記構成による飛行場用気象レーダ装置では、降雨を観測するのみならず、非降雨時における風向、風速を得ることができ、風速の３次元分布を得ることができる。この場合、ウィンドプロファイラ等とは異なり、面的に風速分布が得られることとなり、非降雨時における危険な気象現象も検出することができ、例えば航空機の安全運航にも寄与することができる。
【００４７】
ここで、ブラッグ散乱のエコー成分を利用しているウィンドプロファイラと比較した場合、ウィンドプロファイラではＶＨＦまたはＵＨＦ帯の電波を用いるため、空中線が数十メートル四方の巨大な開口面積を要すが、ウィンドプロファイラも任意の方向に指向可能である（ただし、低仰角は不適）。これに対し、気象レーダではＣまたはＸ帯の電波を用い、開口面積が半径数メートル程度であるため、低仰角でも運用可能であり地表付近のマイクロバースト等を検出するのに有利である。
【００４８】
このことから、空港の離着陸経路近傍の乱流（マイクロバースト等）といった非常に規模の小さな気象現象まで直接観測することが可能となる。  
したがって、両者の機能を兼ね備えた本発明による空港観測用気象レーダは、降雨・雲の発生状況に依存せずに風速・風速情報が得られ、幅広い運用が可能となる。
【００４９】
次に、上述した本発明の飛行場用気象レーダ装置を用いた風観測システムの一実施形態について説明する。図９は、風観測システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。
図９において、信号処理装置１１、変調部１２、Ｄ／Ａ変換部１３、送受信装置１４、空中線装置１５、Ａ／Ｄ変換部１６、復調部１７、及び空中線制御装置１８、は、前記図１に示した飛行場用気象レーダ装置の構成の一部である。また、図１のモード判定部１９の替わりに、ここでは、運用シーケンス算出部１９１を備える。
【００５０】
このシステムは、さらに、飛行場を含む管轄エリアに航空機が存在するか否かを判断するために、例えば、空港監視レーダ（ＡＳＲ）２１と、二次監視レーダ（ＳＳＲ）２２とを備え、これらのレーダから得られた情報は、運用シーケンス算出部１９１に入力される。なお、これらのレーダの他にもフライト情報などを利用して管轄エリアに航空機が存在するか否かを判断することも可能である。
【００５１】
運用シーケンス算出部１９１は、モード判定部１９と同様の機能を有し、信号処理装置１１から入力される情報と、ＡＳＲ２１及びＳＳＲ２２から得られる航空機情報とを基に降雨・雲観測主体か非降雨時の乱流観測主体かを判定し、そのモード情報（降雨時観測モード／非降雨時観測モード）を信号処理装置１１及び空中線制御装置１８へ出力する。
【００５２】
次に、この風観測システムの動作について説明する。図１０は、運用シーケンス算出部１９１の処理手順とその処理内容を示すフローチャートである。  
図１０において、受信信号の直交成分であるＩ，Ｑデータを取得し（Ｓ３１）、ドップラー速度及び降水強度を算出する（Ｓ３２）。次に、飛行場を含む管轄エリアの全部または少なくとも滑走路を含む主要部で降雨・雲が観測される（降雨エコーが基準値を上回っている）か否かを判定する（Ｓ３３）。この判定において、降雨・雲が観測される場合には通常観測モード（降雨時観測モード）で運用し（Ｓ３５）、降雨観測による、降水強度、ドップラー速度の算出を行う。
【００５３】
一方、上記ステップＳ３３の判定において、気象レーダ観測により降雨が観測されない（あるいは降雨エコーが基準値を下回っている場合）と判定された場合には、さらに、飛行場を含む管轄エリア内に航空機が存在するか否かを判定する（Ｓ３４）。この判定は、ＡＳＲ２１及びＳＳＲ２２からの情報により運用シーケンス算出部１９１において、空港周辺の航空機３次元位置情報をもとに判定し、この判定結果に基づいて運用シーケンスを決定する（Ｓ３６）。なお、上記ステップＳ３４の判定で航空機が存在しないと判定された場合もステップＳ３５に移行し、通常運用（降雨時観測）がなされる。
【００５４】
ＡＳＲ２１及びＳＳＲ２２からの情報により運用シーケンス算出部１９１において、空港周辺に航空機が近づいてきたと判断された場合には、運用モードを晴天時（非降雨時）観測モードに切り替えるように信号処理装置１１及び空中線装置１８に指示する（Ｓ３６）。
【００５５】
すなわち、運用シーケンス算出部１９１は、航空機の位置情報により気象レーダがスキャンする方位角、仰角を算出（例えば、航空機と飛行場用気象レーダ装置を直線で結ぶラインをスキャンする）し、空中線制御装置１８にシーケンス情報を出力し、晴天時風観測モードで空中線装置１５を動作させる。また、信号処理装置１１は、運用シーケンス算出部１９１から観測モード情報を受け取り、晴天時風観測に基づいた速度算出処理を行うことにより、航空機が滑走路に進入してくるルートの風情報を得ることができる。このように晴天時風観測処理（Ｓ３７）を行うことにより、飛行ルートに沿った晴天時における風情報を表示部２０の画面上に表示する（Ｓ３７）。
【００５６】
以上のように、上記風観測システムでは、この風観測システムによれば、降雨・雲が観測されない領域でも風情報を得ることができる機能（飛行場用気象レーダ装置の晴天時風観測機能）とＡＳＲ・ＳＳＲにより得られる航空機の３次元情報を組合せ、滑走路付近の航空機の３次元情報から滑走路までの進入ルートを推定し、飛行ルートに沿った晴天時風観測を行う。これにより晴天時における航空ルートの風情報が効率的に得られ、航空機の安全運用に大きな力を発揮する。
【００５７】
尚、本発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る飛行場用気象レーダ装置の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態の飛行場用気象レーダ装置と比較するための従来の気象レーダ装置の信号処理装置の処理手順を示す処理ブロック図。
【図３】同実施形態の飛行場用気象レーダ装置における信号処理装置の処理手順を示す処理ブロック図。
【図４】同実施形態の飛行場用気象レーダ装置の観測シーケンスの一例を示すシーケンス図。
【図５】図４に示す観測シーケンスを実行した場合のドップラー速度３次元観測の様子を示す概念図。
【図６】同実施形態の飛行場用気象レーダ装置の他の観測シーケンス、及びレーダ観測範囲と滑走路の位置関係を示す図。
【図７】同実施形態の飛行場用気象レーダ装置の他の観測シーケンス、及びレーダ観測範囲と滑走路の位置関係を示す図。
【図８】同実施形態の非降雨時観測モードにおける風観測の表示例を示す図。
【図９】同実施形態の飛行場用気象レーダ装置を用いた風観測システムの一実施形態の構成を示すブロック図。
【図１０】同実施形態の風観測システムの運用シーケンス算出処理の手順とその内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５９】
１１…信号処理装置、１２…変調部、１３…Ｄ／Ａ変換部、１４…送受信装置、１５…空中線装置、１６…Ａ／Ｄ変換部、１７…復調部、１８…空中線制御装置、１９…モード判定部、２０…表示部、１９１…運用シーケンス算出部、２１…空港監視レーダ（ＡＳＲ）、２２…二次監視レーダ（ＳＳＲ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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